摘 要：本文介紹和利時(shí)LM小型PLC以及HT6000系列觸摸屏在振動(dòng)樁錘改造中的成功應(yīng)用，概述了振動(dòng)樁錘的工作原理，介紹了該系統(tǒng)的控制方案，硬件組成以及程序設(shè)計(jì)的功能特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)樁錘;PLC;觸摸屏

Abstract: This paper gives a detailed introduction about the Hollysys LM PLC and HT6000 HMI successful application in the vibration of pile hammer. It provides an overview of the work principle of Vibratory Pile Hammer, and introducs the system control program, hardware components, as well as program design features .

Key Words: Vibratory Pile Hammer; PLC; HMI

1 前言

　　隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的飛速發(fā)展，樁基礎(chǔ)已從木樁逐漸發(fā)展為鋼筋混凝土樁或鋼樁。?；A(chǔ)的施工方法和施工機(jī)械也有了巨大的發(fā)展。樁的類型大體上可分為兩大類：預(yù)制樁和就地灌注樁。預(yù)制樁主要采用錘擊的方法將其打入土壤中。其施工機(jī)械也從剛開(kāi)始?jí)嬪N、蒸汽錘和柴油錘，發(fā)展到振動(dòng)錘。液壓振動(dòng)樁錘的突出優(yōu)點(diǎn)是噪聲小，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，也將足打樁設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)。就地灌注樁是由相應(yīng)機(jī)械成孔后，灌注而成。就地灌注校機(jī)械品種繁多。從近年來(lái)我國(guó)進(jìn)口的設(shè)備情況和國(guó)際工程機(jī)械展覽會(huì)來(lái)看，鉆孔機(jī)成為灌注樁機(jī)械的主力軍。它的發(fā)展也是相當(dāng)迅速的。

　　振動(dòng)樁錘是一種廣泛應(yīng)用各種基礎(chǔ)施工工程的沉拔樁施工機(jī)械，由于具有噪音低，沉樁效果好，可在水下作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)以及工作原理

　　2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖1 結(jié)構(gòu)外景

　　振動(dòng)樁錘核心部件是一臺(tái)能耐高加速度的特殊耐振電機(jī)，其軸溫可耐95攝氏度，能短時(shí)過(guò)載使用且有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其大體結(jié)構(gòu)分為減振框架、振動(dòng)器、液壓夾頭、液壓操縱箱、導(dǎo)向裝置和電氣控制箱等六部分。

　　2.2 工作原理

　　當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)前，先用吊車將振動(dòng)樁錘落到樁上，并將夾頭夾在樁管上。然后開(kāi)啟油泵，啟動(dòng)液壓夾頭夾緊，通過(guò)液壓操縱箱，使夾頭壓力達(dá)到10MP。當(dāng)夾頭夾緊后，主機(jī)隨即啟動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)入正常工作狀態(tài)。液壓夾頭由油缸、杠桿、滑塊、壓塊等組成，在工作時(shí)，它能將樁夾緊，把振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力可靠的傳遞給樁，由液壓系統(tǒng)中的高壓軸，通過(guò)高壓軟管進(jìn)入油缸，油缸中的活塞推動(dòng)杠桿，杠桿推動(dòng)滑塊把樁夾緊。振動(dòng)器主要由振動(dòng)箱、偏心塊、軸、齒輪、皮帶輪等組成，耐振電機(jī)通過(guò)三角帶把動(dòng)力傳遞給振動(dòng)箱內(nèi)一對(duì)相嚙合的圓柱齒輪上，齒輪與偏心塊分別裝在兩根軸上，偏心塊高速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了垂直振動(dòng)(即激振力)，帶動(dòng)樁體運(yùn)動(dòng)。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及硬件配置

　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　考慮該設(shè)備使用在露天，潮濕，腐蝕性大，振動(dòng)大等特殊場(chǎng)合，我們選用了具有三防(防濕熱、防霉菌、防鹽霧)處理，并裝有防振性能好的WAGO接線端子的和利時(shí)LM系列PLC以及HT6000系統(tǒng)觸摸屏。保證設(shè)備在濕氣、鹽噴、潮濕、高溫、振動(dòng)大以及各種化學(xué)品侵

　　蝕的惡劣環(huán)境下，仍能可靠運(yùn)行。

圖2 硬件配置

　　為了操作方便以及節(jié)約成本，我們采用和利時(shí)LM3107E帶有1路模擬量輸出以及2路模擬量輸入的CPU模塊，通過(guò)觸摸屏去調(diào)節(jié)變頻器頻率，并反饋運(yùn)行電流。

　　同時(shí)根據(jù)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程控制裝置，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線控制，大大提高了工作效率，同時(shí)也保障了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的生命安全。

　　3.2 硬件配置

　　LM3107E模塊額定工作電壓220VAC，自帶23點(diǎn)I/O，提供12路DC24V輸入和8路繼電器輸出;同時(shí)可進(jìn)行2路模擬量輸入和1路模擬量輸出處理。

　　HT6600C觸摸屏和LM3107E PLC是通過(guò)RS232串口進(jìn)行通訊，產(chǎn)用MODBUS通訊協(xié)議。變頻器的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)LM3107E本體上帶的一點(diǎn)模擬量輸出信號(hào)進(jìn)行控制，可以選擇0~10V或者0~20mA兩種控制信號(hào)。無(wú)線按鈕是通過(guò)工業(yè)遙控器實(shí)現(xiàn)，把接收裝置通過(guò)硬接線方式連到PLC數(shù)字量輸入端。而發(fā)送裝置者可以在100米范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)線遙控操作。

4. 程序設(shè)計(jì)

　　4.1 下位PLC程序設(shè)計(jì)

　　該下位程序分主程序;自動(dòng)控制、手動(dòng)控制以及配方三個(gè)子程序。為了讓客戶操作方便，在自動(dòng)控制子程序里面，實(shí)現(xiàn)一鍵控制設(shè)備運(yùn)行全過(guò)程。在運(yùn)行前先設(shè)置變頻器量程，主機(jī)電流限制值，保壓以及補(bǔ)壓時(shí)間值等相應(yīng)參數(shù)。然后只要一觸發(fā)設(shè)備啟動(dòng)按紐，油泵以及夾頭緊先工作，當(dāng)液壓夾頭達(dá)到預(yù)定的10MP后。自動(dòng)啟動(dòng)主機(jī)，振動(dòng)樁錘開(kāi)始工作。為了設(shè)備運(yùn)行安全，程序設(shè)定每隔一定時(shí)間夾頭緊運(yùn)行進(jìn)行補(bǔ)壓。同時(shí)為了保護(hù)設(shè)備，當(dāng)主機(jī)運(yùn)行

　　電流連續(xù)超過(guò)限制電流幾分鐘后，出現(xiàn)主機(jī)過(guò)載報(bào)警畫(huà)面，并強(qiáng)制停止主機(jī)。

　　為了防止誤操作，在主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不允許關(guān)油泵和松夾頭，如出現(xiàn)誤操作就出現(xiàn)誤操作報(bào)警提醒畫(huà)面。

　　同時(shí)該P(yáng)LC的編程軟件具有視圖功能，可以通過(guò)視圖功能方便的進(jìn)行程序模擬調(diào)試，避免了要經(jīng)常通過(guò)觸摸屏來(lái)進(jìn)行調(diào)試并修改程序的麻煩。大大節(jié)省調(diào)試的時(shí)間，提高工作效率。

　　4.2 上位觸摸屏程序設(shè)計(jì)

圖3 控制畫(huà)面

圖4 參數(shù)畫(huà)面

圖5 試驗(yàn)畫(huà)面

圖6 配方畫(huà)面

　　該觸摸屏裝有LM系列PLC的驅(qū)動(dòng)，所以通信地址連接方便。觸摸屏程序分中英文兩種語(yǔ)言，各畫(huà)面間互相切換。一些重要的參數(shù)設(shè)置了密碼保護(hù)，防止誤設(shè)置而損壞設(shè)備。為了使設(shè)備運(yùn)行更逼真，采用了主機(jī)運(yùn)行動(dòng)畫(huà)顯示功能。

5.結(jié)束語(yǔ)

　　隨著國(guó)家為拉動(dòng)內(nèi)需，刺激經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在修路、建橋等民生工程的大量投入，振動(dòng)樁錘的發(fā)展也將借此東風(fēng)而快速發(fā)展。而快速發(fā)展的同時(shí)，我們也要考慮到怎樣把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)融合到該行業(yè)當(dāng)中，使該設(shè)備精益求精，使設(shè)備的單體工作效率發(fā)揮到最大。通過(guò)該成功案例的描述，希望能對(duì)該行業(yè)起到投石問(wèn)路的效果。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T8517-2004 振動(dòng)樁錘. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

　　[2] 鄧明權(quán). 現(xiàn)代樁工機(jī)械. 人民交通出版社。

　　[3] 呂衛(wèi)陽(yáng),徐昌榮. PLC工程應(yīng)用實(shí)例解析. 中國(guó)電力出版社。

　　[5] HOLLiAS LM系列PLC硬件手冊(cè)2008年4月版。

　　[4] HOLLiAS LM系列PLC軟件手冊(cè)2008年1月版。

　　[6] HOLLiAS LM系列PLC指令手冊(cè)2008年3月版。